金屬絡(luò)合物及其氟化的制作方法
【專利說明】金屬絡(luò)合物及其氟化 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及利用18F通過氟連接到金屬絡(luò)合物標(biāo)記生物分子的方法，其中金屬絡(luò) 合物綴合到生物分子。本發(fā)明突出強調(diào)氫鍵（H-鍵）加入金屬絡(luò)合物支架，和如何能夠用 此提高氟化物加入的動力學(xué)。本發(fā)明也提供體內(nèi)成像的藥物組合物、試劑盒和方法。
[0002] 發(fā)明背景 用于得到適用于體內(nèi)成像的放射示蹤劑的生物分子18F放射性標(biāo)記為得到持斷關(guān)注的 領(lǐng)域[Schirrmacher氧 Mini-Rev. Org. Chem.，4(4)，317-329 (2007)]。雖然有很多方 法用18F直接（單步驟）標(biāo)記小分子，但這些方法一般不適合應(yīng)用于肽（和較大大分子）。 氨基酸（例如，賴氨酸和精氨酸）的存在使通過親核取代結(jié)合氟化物的標(biāo)準(zhǔn)策略變得困難， 這是由于： (i) 氟化物和這些氨基酸官能之間的氫鍵相互作用，因此，減小氟化物離子的親核性； 和/或 (ii) 需要使用較高溫度，這可導(dǎo)致肽/蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)降解或破壞。
[0003] 改進的放射性氟化方法的無機化學(xué)方法已由Smith等回顧[Dalton Trans.，迎， 6196-6205 (2011)]〇
[0004] WO 2009/079024 (McBride等）公開用18F標(biāo)記分子的"無機"方法，所述方法包括： a) 使18F與金屬反應(yīng)，以生成18F金屬絡(luò)合物；并且 b) 使18F金屬絡(luò)合物結(jié)合到分子，以生成要給予受試者的一個或多個18F標(biāo)記分子。
[0005] WO 2009/079024教授，用于金屬絡(luò)合物的適合金屬選自鋁、鎵、銦、镥和鉈。
[0006] WO 2009/079024的實施例3提供螯合物-肽綴合物頂P 272的各種金屬絡(luò)合物的 18F標(biāo)記： DOTA-Gln-Ala-Lys(HSG)-D-Tyr-Lys(HSG)-NH2 IMP 272 其中DOTA=I, 4, 7, 10-四氮雜環(huán)十二烷四乙酸， HSG=組胺琥珀酰氨基乙酰基。
[0007] 報告的18F放射性標(biāo)記結(jié)果為：銦（24%)、鎵（36%)、鋯（15%)、镥（37%)和釔（2%)。
[0008] WO 2011/068965公開用18F或19F標(biāo)記分子的方法，所述方法包括使18F或 19F和第 IIIA族金屬的絡(luò)合物結(jié)合到螯合部分，其中螯合部分綴合到分子，或者螯合部分以后結(jié)合 到分子。WO 2011/068965說明，第IIIA族金屬（鋁、鎵、銦和鉈）適用于F結(jié)合，但鋁是優(yōu) 選的。
[0009] McBride 等隨后報告[J.Nucl.Med·，迎(6)，991-998 (2009)，994 頁]，Ga、In、 Zr、Lu和Y不結(jié)合頂P 272肽和鋁絡(luò)合物，并且替代金屬（Ga、In、Zr、Lu和Y)的金屬絡(luò)合 物在水中不穩(wěn)定。
[0010] 更近來的公開文獻集中在鋁作為所選金屬并優(yōu)化所用鋁螯合劑，因為鋁-氟鍵是 最強的金屬-氟鍵之一，并且AlFn絡(luò)合物在體內(nèi)穩(wěn)定-[McBride等，Bioconj. Chem.， 11(7)，1331-1340 (2010); Bioconj. Chem.，益，1793-1803 (2011)和Appl. Rad. Isot.， 迎，200-204 (2012)]。優(yōu)選的螯合劑基于NODA系統(tǒng)，并且NODA-MPAEM用于綴合到生物分 子：
然而，WO 2009/079024、WO 2011/068965和相關(guān)公布的現(xiàn)有技術(shù)方法確實有一些缺 占. (a) 生成Al-18F鍵的動力學(xué)需要用較高溫度18F放射性標(biāo)記，并且很多生物分子為溫度 敏感性； (b) 由于需要避免鋁水解，18F放射性標(biāo)記這些金屬絡(luò)合物的pH范圍（pH 3. 8至4. 2) 相對窄。由于酸敏感不穩(wěn)定性或聚集風(fēng)險，這將與所有的生物分子不相容。
[0011] 因此，仍需要允許在溫和條件下（例如，溫度和pH)有效放射性氟化一定范圍生物 分子的替代 18F放射性標(biāo)記方法。這些方法理想適用于含水條件，因為18F -般可作為水溶 液得到，并且一些生物分子可能不耐受有機溶劑。在含水或主要含水條件進行標(biāo)記的能力 排除需要干燥[ 18F]氟化物，干燥氟化物一般是涉及"親核取代"的傳統(tǒng)18F化學(xué)所需的。這 具有可進一步通過減少過程步驟簡化 18F放射性氟化化學(xué)的益處。減少過程步驟，特別是減 少放射合成時間，具有使由于放射性衰變產(chǎn)量損失最大限度減小的益處。
[0012] 本發(fā)明 本發(fā)明提供一種在以下條件下放射性標(biāo)記生物分子（特別是肽）的通用方法： (i) 在較低溫度（優(yōu)選室溫）； (ii) 在含水（或主要含水）條件； (iii) 在一定pH范圍，可調(diào)節(jié)或適應(yīng)匹配生物分子/肽的性質(zhì)； (iv) 其中18F標(biāo)記的劑顯示高體內(nèi)穩(wěn)定性。
[0013] 發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，選擇金屬離子和螯合物支架二者均對設(shè)計高親合性氟化物結(jié)合劑 關(guān)鍵。本發(fā)明的金屬離子和金屬絡(luò)合物有數(shù)個優(yōu)點： (a) 金屬離子對在水中和在中間pH的氟化物顯示高親合性； (b) 金屬中心具有優(yōu)選的配位數(shù)和有限的氧化還原能力-這簡化物類形成和化學(xué)； (c) 由氟化物離子代替的配位體的取代動力學(xué)快得足以（足夠完全）在可利用時間接 納氟化物（基于8F的半衰期），但得到的金屬氟化物鍵強得足以使金屬結(jié)合的氟化物不容 易在純化中或在體內(nèi)失去； (d) 用于18F標(biāo)記的前體是可容易合成和純化的單一明確物類。
[0014] 本發(fā)明的金屬絡(luò)合物的以上性質(zhì)意味關(guān)注的非放射性金屬絡(luò)合物可綴合到生物 靶向部分，并且在 isF放射性氟化步驟之前根據(jù)需要純化。由于上述原因，這相對于現(xiàn)有技 術(shù)方法有利。
[0015] 不受理論限制，發(fā)明人相信，與相應(yīng)未官能化（即，沒有Y1側(cè)基）前體金屬絡(luò)合物 比較，式（II)的非放射性前體金屬絡(luò)合物的Y 1側(cè)基具有對氟化物增加的親合性。官能基 Y1包含氫鍵給體基團，預(yù)料其促進氟化物離子接近金屬，因此提高[18F]-氟化物吸收速率， 并最終導(dǎo)致更快結(jié)合1SF。這進而提供更有效的生物分子18F-放射性標(biāo)記。
[0016] 發(fā)明詳述 在第一個方面，本發(fā)明提供一種成像劑，所述成像劑包含式I的18F標(biāo)記化合物：
其中： X1 獨立為 Br、Cl、19F 或 1SF， 其條件為至少一個X1為18F ; M 為 Al3+、Ga' In3+、Sc3+、Y3+、Ho3+、Er' Tm' Yb3+或 Lu 3+; Z1為具有3個胺給體的給體組和一個或兩個D 1基團的螯合劑，其中所有3個胺給體和 D1的給體原子結(jié)合到M，其中Z 1具有至少一個Y基團，也具有與其共價綴合的Q基團； Y 獨立為-(A1) X-Y1 或-(A ^ X-Y1-Q ; 各D1獨立為式-(A 2) P-D的基團，其中D為選自-C02H、-OH、-SH、-PO3H 2或C 2 s含氮雜芳 基的金屬配位配位基團； 各A1獨立為-CH 2-或-0-，各A2獨立為A 1基團或-C 6H4-，其條件為Y和D1均不包含任 何鍵； Y1 為-NHR a、-NH (CH2) 2NHRa、-NH(CH2)3NHRa' -(C=O) NHRa、-NH(C=0)Ra、-NH(C=NH) NHRa、-0Ra、Y2基團或Y 3基團； Y2為：
Y3為 Arg、Lys、Asn、Gin、Ser、Thr 或 Tyr ; 其中Ra獨立為H、C i 4烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4輕烷基； 并且其中各R1獨立為C i 4烷基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4輕烷基； 并且R2獨立為H、C i 4烷基或Si (C i 4烷基）3; j為〇或1 ; k 為（2-j); 各P獨立為1、2或3 ; X為數(shù)值1至6的整數(shù)； Q 為-L-[BTM]; L為式-㈧的合成連接基，其中各個A獨立為-CR2-、-CR=CR-、-C E C-、-CR2CO2-、-CO2 CR2-、-NRCO-、-CONR-、-CR=N-O-、-NR (C=O) NR-、-NR (C=S) NR-、-SO2NR-、-NRSO2' -CR2OCR2' _ CR2SCR2-、-CR2NRCR2-、C 4 8亞環(huán)雜烷基、C 4 8亞環(huán)烷基、-Ar-、-NR-Ar-、-〇-Ar-、-Ar- (CO)-、氛 基酸、糖或單分散聚乙二醇（PEG)結(jié)構(gòu)單元， 其中各個R獨立選自H、C14烷基、C 2 4烯基、C 2 4炔基、C 2 4烷氧基烷基或C i 4羥烷基； m為數(shù)值1至20的整數(shù)； 各個Ar獨立為C5 12亞芳基或C 3 12亞雜芳基； BTM為生物靶向部分。
[0017] 第一方面的式I的成像劑包括三價金屬離子（M)的金屬絡(luò)合物，即，其中金屬處于 M(III)氧化態(tài)（M3+)。術(shù)語"金屬絡(luò)合物"是指金屬的配位絡(luò)合物。適合的這些金屬絡(luò)合物 包含螯合劑Z 1。因此，式I的金屬絡(luò)合物包含共價結(jié)合到M的以下給體原子： ⑴具有螯合劑Z1的3個胺給體和2個D 1基團（j=l)和1個鹵素 （X 3基團的五齒螯 合劑； (ii)具有螯合劑Z1的3個胺給體和1個D1基團（j=0)和兩個鹵素（X1)基團的四齒螯 合劑。
[0018] 本發(fā)明的適合金屬（M)包括鋁、鎵、銦、鈧、釔、鈥、鉺、鋱、鐿或镥。
[0019] 術(shù)語"成像劑"是指適用于給哺乳動物體成像的化合物。優(yōu)選哺乳動物為體內(nèi)完 整的哺乳動物體，更優(yōu)選為人受試者。設(shè)計這些成像劑以具有對要成像的哺乳動物受試者 最小的藥理影響?？蓛?yōu)選將成像劑以最低侵入方式給予哺乳動物體，即，在專業(yè)醫(yī)學(xué)技能下 進行時對哺乳動物受試者沒有實質(zhì)健康風(fēng)險。這種最低侵入給藥優(yōu)選靜脈注入所述受試者 的外周血管，而不需要局部或全身麻醉。
[0020] 本文所用術(shù)語"體內(nèi)成像"是指非侵入性產(chǎn)生所有或部分哺乳動物受試者內(nèi)部面 貌的圖像的那些技術(shù)。本發(fā)明的優(yōu)選成像技術(shù)為正電子層析術(shù)（PET)。
[0021] 術(shù)語"C2 s含氮雜芳基"是指含至少